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硬件设计手册
SIM900A_HD_CN_V1.01

SIM900A 硬件设计手册

文档名称: SIM900A 硬件设计手册 版本: 1.01 日期: 2010-02-22 状态: 发布 文档控制号: SIM900A_HD_CN_V1.01
前言

感谢您使用 SIMC

om 有限公司提供的 SIM900A 模块。本产品具有标准 AT 命令接口,可以提供 GSM 语 音、短消息等业务。使用前请务必仔细阅读此用户手册,您将领略其完善强大的功能和简洁的操作方法。 本设备主要用于语音或者数据通信,本公司不承担由于客户不正常操作造成的财产或者人身伤害责任。 请客户按照手册中的技术规格和参考设计开发相应的产品。 同时注意使用移动产品特别是 GSM 产品应该 关注的一般安全事项。 在未声明之前,本公司有权根据技术发展的需要对本手册内容进行更改

版权声明

本手册版权属于SIMCom有限公司,任何人未经我公司书面同意复制将承担法律责任。

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目录
目录............................................................................................................................................................................3 版本历史....................................................................................................................................................................7 1 绪论........................................................................................................................................................................8 1.1 相关文档.....................................................................................................................................................8 1.2 术语和解释..................................................................................................................................................9 1.3 安全警告................................................................................................................................................... 11 2 SIM900A综述........................................................................................................................................................12 2.1 SIM900A主要特性.....................................................................................................................................12 2.2 SIM900A 功能图.......................................................................................................................................14 2.3 SIM900A 评估板.......................................................................................................................................15 3 应用接口..............................................................................................................................................................16 3.1 SIM900A 引脚描述...................................................................................................................................16 3.2 工作模式....................................................................................................................................................19 3.3 供电............................................................................................................................................................20 3.3.1 供电引脚 ..........................................................................................................................................21 3.3.2 最小功耗 ..........................................................................................................................................21 3.3.3 供电监测 ..........................................................................................................................................21 3.4 开机关机....................................................................................................................................................21 3.4.1 SIM900A开机 ...................................................................................................................................21 3.4.2 SIM900A关机 ...................................................................................................................................24 3.4.3 SIM900A重新启动 ...........................................................................................................................27 3.5 省电............................................................................................................................................................27 3.5.1 最小功能模式 ..................................................................................................................................27 3.5.2 SLEEP模式(慢时钟模式) ...........................................................................................................27 3.5.3 从SLEEP模式唤醒模块 ..................................................................................................................28 3.6 状态转换图(不包含SLEEP模式) .........................................................................................................28 3.7 RTC电源 .....................................................................................................................................................28 3.8 串口............................................................................................................................................................30 3.8.1 串口和调试口功能 ..........................................................................................................................31 3.8.2 软件调试和升级 ..............................................................................................................................32 3.9 音频接口....................................................................................................................................................33 3.9.1 扬声器接口电路 ...............................................................................................................................34 3.9.2 麦克风接口电路 ..............................................................................................................................35 3.9.3 耳机接口电路 ..................................................................................................................................36 3.9.4 相关电气参数 ..................................................................................................................................36 3.10 SIM卡接口................................................................................................................................................37 3.10.1 SIM应用..........................................................................................................................................37 3.10.2 SIM 卡座的选择 ............................................................................................................................39 3.11 LCD显示接口...........................................................................................................................................41
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3.12 键盘接口..................................................................................................................................................41 3.13 模数转换器(ADC) ..............................................................................................................................42 3.14 RI信号线动作...........................................................................................................................................43 3.15 网络状态指示灯......................................................................................................................................44 3.16 通用输入输出(GPIO)..............................................................................................................................44 3.17 外部复位输入..........................................................................................................................................45 3.18 PWM .........................................................................................................................................................45 3.19 I2C总线.....................................................................................................................................................46 4 天线接口..............................................................................................................................................................46 4.1 模块射频输出功率....................................................................................................................................46 4.2 模射频接收灵敏度....................................................................................................................................47 4.3 模块工作频段............................................................................................................................................47 5 电气,可靠性和射频特性..................................................................................................................................47 5.1 绝对最大值................................................................................................................................................47 5.2 工作温度....................................................................................................................................................47 5.3 电源额定值................................................................................................................................................48 5.4 耗流............................................................................................................................................................49 5.5 静电放电....................................................................................................................................................49 6 机械尺寸..............................................................................................................................................................50 6.1 SIM900A的机械尺寸.................................................................................................................................50 6.2 SIM900A的顶视图和底视图 .....................................................................................................................52 6.3 SIM900A引脚分配.....................................................................................................................................53 6.4 SIM900A推荐焊接炉温曲线图 .................................................................................................................55

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表格索引
表 1: 相关文档 ................................................................................................................................................................ 8 表 2: 术语和解释 ............................................................................................................................................................ 9 表 3: SIM900A主要特性 ................................................................................................................................................ 12 表 4:编码格式和耦合时最大网络数据速度率 .......................................................................................................... 14 表 5:引脚描述 .............................................................................................................................................................. 16 表 6: 工作模式 ............................................................................................................................................................... 19 表 7:串口引脚定义 ...................................................................................................................................................... 30 表 8: 串口的逻辑电平 ................................................................................................................................................... 31 表 9:音频接口引脚定义 .............................................................................................................................................. 33 表 10:音频输入参数 .................................................................................................................................................... 36 图 11:音频输出参数 .................................................................................................................................................... 37 表 12:SIM卡接口引脚定义 ......................................................................................................................................... 37 表 13: 引脚描述(AMPHENOL SIM卡座) .................................................................................................................... 39 表 14:引脚描述 (MOLEX SIM卡座) ......................................................................................................................... 40 表 15:LCD接口引脚定义 ............................................................................................................................................ 41 表 16:键盘接口引脚信号定义 .................................................................................................................................... 41 表 17:ADC参数............................................................................................................................................................ 43 表 18:RI信号线动作 .................................................................................................................................................... 43 表 19:NETLIGHT工作状态 ........................................................................................................................................ 44 表 20:GPIO接口引脚定义........................................................................................................................................... 45 表 21:PWM引脚定义................................................................................................................................................... 45 表 22:I2C总线接口信号定义 ...................................................................................................................................... 46 表 23: SIM900A 传导射频输出功率 ............................................................................................................................ 46 表 24: SIM900A 传导射频接收灵敏度 ........................................................................................................................ 47 表 25: SIM900A 工作频段 ............................................................................................................................................ 47 表 26:绝对最大值 ........................................................................................................................................................ 47 表 27:SIM900A工作温度 ............................................................................................................................................ 47 表 28:SIM900A电源额度值 ........................................................................................................................................ 48 表 29: SIM900A耗流 ...................................................................................................................................................... 49 表 30:ESD 性能参数(温度:25℃,湿度:45%)................................................................................................ 49 表 31:引脚分配 ............................................................................................................................................................ 53

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图片索引
图 1:SIM900A 功能框图 ............................................................................................................................................ 14 图 2:SIM900A评估板顶视图 ...................................................................................................................................... 15 图 3:VBAT 输入参考电路.......................................................................................................................................... 20 图 4:供电输入参考设计电路 ...................................................................................................................................... 20 图 5:猝发时VBAT的跌落............................................................................................................................................ 21 图 6:SIM900A使用驱动电路开机 .............................................................................................................................. 22 图 7:SIM900A使用按键开机 ...................................................................................................................................... 22 图 8:使用PWRKEY开机时序图 ................................................................................................................................. 23 图 9:SIM900A使用驱动电路开机 .............................................................................................................................. 23 图 10:SIM900A使用按键开机 .................................................................................................................................... 24 图 11:使用PWRKEY 和PWRKEY_OUT 开机时序图 ............................................................................................. 24 图 12:使用PWRKEY引脚关机时序图........................................................................................................................ 25 图 13:使用PWRKEY和PWRKEY_OUT关机时序图................................................................................................. 25 图 14:系统重启时序图 ................................................................................................................................................ 27 图 15:状态转换图 ........................................................................................................................................................ 28 图 16:RTC采用不可充电电池供电............................................................................................................................. 29 图 17:RTC采用可充电电池供电................................................................................................................................. 29 图 18:RTC采用电容供电............................................................................................................................................. 29 图 19:SEIKO XH414H-IV01E 充电特性 ................................................................................................................... 30 图 20:串口连接图 ........................................................................................................................................................ 31 图 21:软件升级和调试接口 ........................................................................................................................................ 33 图 22:RS232 电平转换电路 ........................................................................................................................................ 33 图 23:扬声器接口电路 ................................................................................................................................................ 34 图 24:带音频放大器的音频接口电路 ........................................................................................................................ 35 图 25:麦克风接口电路 ................................................................................................................................................ 35 图 26:耳机接口电路 .................................................................................................................................................... 36 图 27:8 引脚卡座的接口推荐电路 ............................................................................................................................. 38 图 28:6 引脚卡座的接口推荐电路 ............................................................................................................................. 38 图 29:AMPHENOL C707 10M006 512 2 SIM卡座尺寸图 ........................................................................................ 39 图 30:MOLEX 91228 SIM卡座 ................................................................................................................................... 40 图 31:键盘接口参考电路 ............................................................................................................................................ 42 图 32:ADC结构图........................................................................................................................................................ 42 图 33:SIM900A作为被叫 ............................................................................................................................................. 43 图 34:SIM900A作为主叫 ............................................................................................................................................ 44 图 35:NETLIGHT参考设计电路................................................................................................................................. 44 图 36:复位时序图 ........................................................................................................................................................ 45 图 37:模块顶视图和侧视图的物理尺寸(单位:MM) ......................................................................................... 50 图 38:模块底视图的物理尺寸(单位:MM) ......................................................................................................... 51 图 39:推荐PCB封装图(单位:MM)...................................................................................................................... 51 图 40:SIM900A顶视和底视图 .................................................................................................................................... 52 图 41:SIM900A引脚图(顶视图) ............................................................................................................................ 53 图 42:SIM900A推荐焊接炉温曲线图 ........................................................................................................................ 55
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版本历史
日期 2010-02-22 版本 1.01 变更描述 初版 作者 李刚

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1 绪论
本文档描述了SIM900A的硬件应用接口,包括相关应用场合的电路连接以及射频接口等。SIM900A的 应用十分广泛,本文档将详细介绍SIM900A的所有功能。 本文档可以帮助用户快速的了解SIM900A的接口定义、电器性能和结构尺寸的详细信息。结合本文档 和其他的SIM900A的应用文档,用户可以快速的使用SIM900A来设计移动应用方案。

1.1 相关文档
表 1: 相关文档 序号 [1] [2] 文档名称 SIM900_ATC ITU-T Draft new recommendation V.25ter: GSM 07.07: GSM 07.10: GSM 07.05: 注释 SIM900_ATC Serial asynchronous automatic dialing and control

[3] [4] [5]

Digital cellular telecommunications (Phase 2+); AT command set for GSM Mobile Equipment (ME) Support GSM 07.10 multiplexing protocol Digital cellular telecommunications (Phase 2+); Use of Data Terminal Equipment – Data Circuit terminating Equipment (DTE – DCE) interface for Short Message Service (SMS) and Cell Broadcast Service (CBS) Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Specification of the SIM Application Toolkit for the Subscriber Identity Module – Mobile Equipment (SIM – ME) interface Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Specification of the Subscriber Identity Module – Mobile Equipment (SIM – ME) interface Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Alphabets and language-specific information Digital cellular telecommunications system (Phase 2); Mobile Station (MS) conformance specification; Part 1: Conformance specification AN_Serial Port

[6]

GSM 11.14:

[7] [8] [9] [10]

GSM 11.11: GSM 03.38: GSM 11.10 AN_Serial Port

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1.2 术语和解释
表 2: 术语和解释 术语 ADC AMR ARP ASIC BER BTS CHAP CS CSD CTS DAC DRX DSP DTE DTR DTX EFR EGSM EMC ESD ETS FCC FDMA FR GMSK GPRS GSM HR I/O IC IMEI kbps LED
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解释 Analog-to-Digital Converter Adaptive Multi-Rate Antenna Reference Point Application Specific Integrated Circuit Bit Error Rate Base Transceiver Station Challenge Handshake Authentication Protocol Coding Scheme Circuit Switched Data Clear to Send Digital-to-Analog Converter Discontinuous Reception Digital Signal Processor Data Terminal Equipment (typically computer, terminal, printer) Data Terminal Ready Discontinuous Transmission Enhanced Full Rate Enhanced GSM Electromagnetic Compatibility Electrostatic Discharge European Telecommunication Standard Federal Communications Commission (U.S.) Frequency Division Multiple Access Full Rate Gaussian Minimum Shift Keying General Packet Radio Service Global Standard for Mobile Communications Half Rate Input/Output Integrated Circuit International Mobile Equipment Identity Kilo bits per second Light Emitting Diode
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Li-Ion 术语 MO MS MT PAP PBCCH PCB PCS PDU PPP RF RMS RTC RX SIM SMS TDMA TE TX UART URC USSD VSWR Vmax Vnorm Vmin VIHmax VIHmin VILmax VILmin VImax VImin VOHmax VOHmin VOLmax VOLmin Inorm
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Lithium-Ion 解释 Mobile Originated Mobile Station (GSM engine), also referred to as TE Mobile Terminated Password Authentication Protocol Packet Switched Broadcast Control Channel Printed Circuit Board Personal Communication System, also referred to as GSM 1900 Protocol Data Unit Point-to-point protocol Radio Frequency Root Mean Square (value) Real Time Clock Receive Direction Subscriber Identification Module Short Message Service Time Division Multiple Access Terminal Equipment, also referred to as DTE Transmit Direction Universal Asynchronous Receiver & Transmitter Unsolicited Result Code Unstructured Supplementary Service Data Voltage Standing Wave Ratio Maximum Voltage Value Normal Voltage Value Minimum Voltage Value Maximum Input High Level Voltage Value Minimum Input High Level Voltage Value Maximum Input Low Level Voltage Value Minimum Input Low Level Voltage Value Absolute Maximum Input Voltage Value Absolute Minimum Input Voltage Value Maximum Output High Level Voltage Value Minimum Output High Level Voltage Value Maximum Output Low Level Voltage Value Minimum Output Low Level Voltage Value Normal Current
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Imax Phonebook abbreviations 术语 FD LD MC ON RC SM NC

Maximum Load Current 解释 SIM fix dialing phonebook SIM last dialing phonebook (list of numbers most recently dialed) Mobile Equipment list of unanswered MT calls (missed calls) SIM (or ME) own numbers (MSISDNs) list Mobile Equipment list of received calls SIM phonebook Not connect

1.3 安全警告
在使用,维修任何包含 SIM900A 模块的终端或者手机的过程中要留心以下的安全防范。终端设备上 应当告知用户以下的安全信息。否则 SIMCom 将不承担任何因用户没有按这些警告操作而产生的后果。

当在医院或者医疗设备旁,观察使用手机的限制。如果需要请关闭终端或者手机,否则医 疗设备可能会因为射频的干扰而导致误操作。

登机前关闭无线终端或者手机。 为防止对通信系统的干扰, 飞机上禁止使用无线通信设备。 忽略以上事项将违反当地法律并有可能导致飞行事故。

不要在易燃气体前使用移动终端或者手机。当靠近爆炸作业、化学工厂、燃料库或者加油 站时要关掉手机终端。在任何潜在爆炸其他的电器设备旁操作都是很冒险的。

你的手机终端在开机的状态时会接收或者发射射频能量。当靠近电视、收音机、电脑或者 其他电器设备时会对其产生干扰。

道路安全第一! 在驾驶交通工具是不要用手持手机终端,请使用免提装置。在使用手持手 机终端前应先停车。

GSM手机终端在射频信号和蜂窝网下操作,但不能保证在所用的情况下都能连接。例如, 没有话费或者无效的SIM开。当你处于这种情况而需要紧急服务,记得使用紧急电话。为 了能够呼叫和接收电话,手机终端必须开机而且要在移动信号足够强的服务区域。 当一些确定的网络服务或者电话功能在使用时不允许使用紧急电话,例如功能锁定,键盘 锁定。在使用紧急电话前,你要解除这些功能。 一些网络需要有效的SIM卡支持。 11 SIM900_HD_CN_V1.01 22.02.2010

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2 SIM900A综述
为全球市场设计, SIM900A是一个2频的GSM/GPRS模块, 工作的频段为:EGSM 900MHz和DCS 1800MHz。 SIM900A支持GPRS multi-slot class 10/ class 8(可选)和 GPRS 编码格式 CS-1, CS-2, CS-3 and CS-4。 由于尺寸只有24mm x 24mm x 3 mm,所以SIM900A几乎可以满足所有用户应用中的对空间尺寸的要求, 例如M2M,数据传输系统等。 模块和用户移动应用的物理接口为68个贴片焊盘,提供了模块和客户电路板的所有硬件接口。 键盘和SPI显示接口可以让用户很灵活的设计定制应用。 主串口和调试串口可以帮助用户轻松地进行开发应用。 一路音频接口,包含一个麦克风输入和一个扬声器输出。 可编程的通用输入输出接口(GPIO)。 SIM900A采用省电技术设计,所以在SLEEP模式下最低耗流只有1.0mA。 SIM900A内嵌TCP/IP协议,扩展的TCP/IP AT命令让用户能够很容易使用TCP/IP协议,这些在用户做数据 传输方面的应用时非常有用。

2.1 SIM900A主要特性
表 3: SIM900A 主要特性 特性 供电 省电 频段 说明 单电压:3.4V – 4.5V SLEEP模式下的耗流为1.0mA ( BS-PA-MFRMS=9 ) SIM900A两频: EGSM 900和DCS 1800,M900A可以自动的搜寻两个频 段。也可以通过AT命令来设置频段。 符合GSM Phase 2/2+ 小型移动台 Class 4 (2W):EGSM 900 Class 1 (1W):DCS 1800 GPRS multi-slot class 10 (默认) GPRS multi-slot class 8 (可选) GPRS mobile station class B 正常工作温度:-30°C to +80°C 受限工作温度:-40°C to -30°C and +80 °C to +85°C(1) 存储温度:-45°C to +90°C GPRS 数据下行传输:最大 85.6 kbps
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GSM 类型 发射功率 GPRS 连接特性

温度范围

GPRS数据特性
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电路交换(CSD) 短消息(SMS) 传真(FAX) SIM卡接口 天线接口 音频特性

GPRS 数据上行传输:最大 42.8 kbps 编码格式:CS-1,CS-2,CS-3 和 CS-4 支持通常用于PPP连接的PAP(密码验证协议)协议 内嵌TCP/IP 协议 支持分组广播控制信道(PBCCH) CSD 传输速率:2.4,4.8,9.6,14.4 kbps 支持非结构化补充数据业务(USSD) MT,MO,CB,Text 和 PDU 模式 短消息(SMS)存储设备:SIM 卡 Group 3 Class 1 支持SIM卡:1.8V,3V 天线焊盘 语音编码模式: Half Rate (ETS 06.20) Full Rate (ETS 06.10) Enhanced Full Rate (ETS 06.50 / 06.60 / 06.80) Adaptive multi rate (AMR) 回音消除 噪声抑制 串口: 支持标准的8线制串行接口 传输速率支持从1.2kbps 到 115.2kbps 可以通过串口发送AT命令和数据 支持RTS/CTS硬件流控,并且可以通过软件打开或者关闭流控功能 支持符合GSM 07.10协议的串口复用功能 支持从1200bps 到 115200bps 的自动波特率检查功能 调试口: 2线制串行接口 用于调试和软件升级 支持类型:SM, FD, LD, RC, ON, MC. 支持 SAT class 3, GSM 11.14 Release 99 支持 通过AT命令设置 尺寸:24mm x 24mm x 3mm 重量:3.4g 通过调试口升级软件

串口和调试口

通讯录管理 SIM应用工具包 实时时钟(RTC) 定时功能 物理尺寸 软件升级

(1) SIM900A 可以工作,但可能会背离 GSM 规范。

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表 4:编码格式和耦合时最大网络数据速度率 编码格式 CS-1: CS-2: CS-3: CS-4: 1 Timeslot 9.05kbps 13.4kbps 15.6kbps 21.4kbps 2 Timeslot 18.1kbps 26.8kbps 31.2kbps 42.8kbps 4 Timeslot 36.2kbps 53.6kbps 62.4kbps 85.6kbps

2.2 SIM900A 功能图
下图展示了SIM900A的功能框图,并说明了主要的功能部分: GSM基带 存储器 GSM射频 天线接口 其他接口

图 1:SIM900A 功能框图

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2.3 SIM900A 评估板
为了帮助用户应用SIM900A,SIMCom 可以提供一套评估板。评估板包含有电源、SIM卡座、串口、手柄、 耳机、线输入、天线和GPIO等SIM900A的所有接口。

图 2:SIM900A 评估板顶视图

详细信息请参考文档 SIM900A-EVB_UGD。

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3 应用接口
SIM900A是以68个贴片焊盘和移动应用平台连接的。下面的章节将详细描述各个接口功能: 供电 (请参考 3.3) 串口 (请参考 3.8) 模拟音频接口 (请参考 3.9) SIM卡接口 (请参考 3.10) 电器特性和物理尺寸请参考第五章

3.1 SIM900A 引脚描述
表 5:引脚描述 供电 引脚名称 VBAT I/O I 描述 模块提供 3 个 VBAT 引脚 专用于供电。 SIM900A 是单 电源供电,电压范围 VBAT= 3.4V 到 4.5V。电源 必要能共提供足够的电流 已保证在猝发模式时高达 2A 的电流。 当系统 VBAT 没电时为 RTC 提供电流输入。当 VBAT 有电而且后备电池电 压过低时给后备电池提供 电流输出。 DC 特性 Vmax= 4.5V Vmin=3.4V Vnorm=4.0V 备注

VRTC

I/O

Vmax=3.15V Vmin=2.0V Vnorm=3.0V Iout(max)= 300uA Iin=2 uA

如果使用 RTC 功能,应该在 VRTC 引 脚 上 接电池或者电 容。 否则 VRTC 引脚可以保持 悬空。 如果没有,保 持悬空。

VDD_EXT

O

2.8V 电源输出

Vmax=2.95V Vmin=2.70V Vnorm=2.80V Iout(max)= 10mA

GND 开机 关机 引脚名称 PWRKEY I/O I

接地

描述 通过拉低 PWRKEY 来开启 和关闭模块。用户可以通过

DC 特性 VILmax=0.15*VDD_EXT VIHmin=0.85* VDD_EXT
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备注 内部已经上拉

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拉低 PWERKEY 保持至少 一秒然后释放来开启和关 闭模块。 PWRKEY_O UT O 通 过 连 接 PWRKEY_OUT 和 PWRKEY 一段时间然后 释放掉,同样可以开机和关 闭模块

VImax=VDD_EXT VILmin= 0V VOHmin= VDD_EXT-0.1V VOLmax=0.1V VOHmax= VDD_EXT VOLmin= 0V

音频接口 引脚名称 MIC_P MIC_N SPK_P SPK_N LINEIN_R LINEIN_L 引脚名称 STATUS NETLIGHT DISP_DATA DISP _CLK DISP _CS DISP _D/C SCL SDA KBR0~KBR4 KBC0~KBC4 I/O I O I 描述 音频输入正端和负端 音频输出正端和负端 线输入 DC 特性 音频 DC 特性请参考 3.9 节 备注 如果没有用到, 可以保持悬空

通用输入输出 (GPIO) I/O O O I/O O O O O I/O O I I2C 总线时钟信号 I C 总线数据信号
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描述 指示工作状态 指示网络状态

DC 特性 VILmax=0.15 *VDD_EXT VIHmin=0.85*VDD_EXT VILmin= 0V VIHmax= VDD_EXT VOHmin= VDD_EXT-0.1V VOLmax=0.1V VOHmax= VDD_EXT VOLmin= 0V

备注 如果没有用到, 可以保持悬空 如果没有用到, 可以保持悬空 如果没有用到, 可以保持悬空

显示设备接口

如果没有用到, 可以保持悬空 如果没有用到, 可以保持悬空

键盘接口

内 部 上 拉 到 VDD_EXT, 如 果没有用到, 可 以保持悬空 DC 特性 VILmax=0.15 *VDD_EXT VIHmin=0.85*VDD_EXT VILmin= 0V VIHmax= VDD_EXT
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串口 引脚名称 RXD TXD RTS CTS I/O I O I O 描述 数据接收 数据发送 发送请求 发送清除 备注 DTR 已 经 内 部 上 拉 到 VDD_EXT 。 RXD 应该上
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RI DSR DCD DTR

O O O I

振铃指示 数据设备准备 数据载波检测 数据终端准备

VOHmin= VDD_EXT-0.1V VOLmax=0.1V VOHmax= VDD_EXT VOLmin= 0V

拉 到 VDD_EXT 。 其他如果没 有用到的引 脚,可以保持 悬空 备注 如果没有用到, 可以保持悬空

调试接口 引脚名称 DBG_TXD I/O O 描述 用于调试和软件升级 DC 特性 VILmax=0.15 *VDD_EXT VIHmin=0.85*VDD_EXT VILmin= 0V VIHmax= VDD_EXT VOHmin= VDD_EXT-0.1V VOLmax=0.1V VOHmax= VDD_EXT VOLmin= 0V DC 特性 电压可以由软件自动设置成 1.8V 或 者 3.0V。 VILmax=0.15 *SIM_VDD VIHmin=0.85*SIM_VDD VILmin= 0V VIHmax= SIM_VDD VOHmin= SIM_VDD-0.1V VOLmax=0.1V VOHmax= SIM_VDD VOLmin= 0V VILmax=0.15 *VDD_EXT VIHmin=0.85*VDD_EXT VILmin= 0V VIHmax= VDD_EXT DC 特性 电压输入范围:0V ~ 2.8V SIM 卡 的 所 有 信号线都应该 通过连接 TVS 二极管来做静 电 (ESD) 防护。

DBG_RXD

I

SIM 卡接口 引脚名称 SIM_VDD I/O O 描述 SIM 卡电源 备注

SIM_DATA

I/O

SIM 卡数据信号

SIM_CLK

O

SIM 卡时钟信号

SIM_RST

O

SIM 卡复位信号

SIM_PRESE NCE

I

SIM 卡检测信号

如果没有用到, 可以保持悬空

模数转换(ADC) 引脚名称 ADC 外部复位 引脚名称 I/O 描述 DC 特性 备注 I/O I 描述 通用模拟数字转换器 备注 如果没有用到, 可以保持悬空

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SIM900A 硬件设计手册

NRESET

I

外部复位输入(低电平有效)

VILmax=0.15 *VDD_EXT VIHmin=0.85*VDD_EXT VILmin= 0V VIHmax= VDD_EXT

如果没有用到, 可以保持悬空

PWM 引脚名称 PWM1 I/O O 描述 PWM 输出 DC 特性 VOHmin= VDD_EXT-0.1V VOLmax=0.1V VOHmax= VDD_EXT VOLmin=0 备注 如果没有用到, 可以保持悬空

PWM2

O

PWM 输出

3.2 工作模式
下表简要介绍了下面章节提到的多种工作模式。 表 6: 工作模式 模式 正常工作 功能 GSM/GPRS SLEEP 如果DTR 被置为高电平并且也没有射频或者硬件中断请求(比如GPIO 中断 或串口上的数据中断)。模块会自动进入 SLEEP 状态。 在这种状况下,模块的电流消耗会降到最低。 在这种状态下, 模块仍能接收信息报和SMS。 软件正常运行,模块已经注册到GSM 网络上, 并可以随时发送和接收 数据。 两个用户处于连接中, 在这种情况下模块的功耗和网络及模块的配置有 关。 模块随时准备着GPRS 数据传输, 但是当前没有数据在发送或接收中。 这种情况下,功耗取决于网络状况和GPRS 配置。 GPRS数据正在传输中(PPP or TCP or UDP)。在这种情况下,电源功耗 取决于网络状况(例如:功率控制等级),上行和下行数据链路的数据速 率,以及GPRS 配置 (例如:使用多时隙配置)。

GSM IDLE GSM TALK GPRS STANDBY GPRS DATA

掉电模式

通过 “AT+CPOWD=1”命令或使用PERKEY引脚,可以正常关机。此时,电源管理芯片 将关断给模块中基带部分的供电,仅保留继续给RTC供电。 软件也停止运行。串口不 可访问。VBAT上的电源要继续存在。 在不断电的情况下,可以使用 “AT+CFUN” 命令把模块配置成最小功能模式。在这种 情况下,模块的RF部分或者SIM卡部分不工作,或者RF部分和SIM卡部分都不工作,但 串口仍可以使用,此时功耗非常低。

最小功能模式 (供电电压存在)

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3.3 供电
SIM900A采用VBAT为3.4V到4.5V的单电源供电。在一些情况下,信号传输的猝发会导致电压跌落, 这时电流损耗的峰值会达到2A。因此,电源必须能提供足够到2A的电流。 从VBAT输入端来看,建议靠近使用一个旁路电容。该电容推荐值为100?F,低ESR。多层陶瓷片电容具 有很低的ESR和很小的尺寸, 但是价格比较贵。 可以使用100 ?F 钽电容 (低 ESR)和一个(1 ?F ~ 10?F) 的 陶瓷电容并联来降低成本,布PCB板时,电容应尽可能靠近模块的VBAT引脚。推荐电路如下图所示:
VBAT

+

CA

CB

图 3:VBAT 输入参考电路 下图是+5V供电的参考设计电路。因为设计的输出为4V,所以可以采用线性稳压器来实现。如果输入 和输出(VBAT)的压差很大,应该采用开关稳压器。因为开关稳压器好的效率,尤其是在当模块在猝发 时电流达到2A的情况下。 也可以直接用3.6V的锂离子单电池给模块供电。但是由于镍镉或者镍锰电池的最大电压会超过模块的 绝对最大电压并且损坏模块,所以在使用这类电池时要特别小心。

图 4:供电输入参考设计电路 下图是在VBAT等于4V、 最大发射功率时, VBAT的跌落。 测试条件: VBAT的最大输出电流等于2A, A 是 C
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100?F的钽电容,ESR等于0.7欧姆,CB 等于1?F。
577us 4.615ms

IVBAT VBAT

Burst:2A

Max:300mV

图 5:猝发时 VBAT 的跌落 3.3.1 供电引脚 三个VBAT引脚用于供电输入,15个GND引脚用于接地。VRTC引脚用于后备电源供电。 3.3.2 最小功耗 在用户的设计中,请特别注意电源部分的设计。确保即使在模块耗电流达到2A时,VBAT的跌落也不要低 于3.4V。 如果供电电压低于3.4V, 模块会自动关机。 从VBAT引脚到电源的PCB布线要足够宽以确保在传输 猝发模式下足够小的电压跌落。 3.3.3 供电监测 你可以使用“AT+CBC”命令来监测电源电压,该命令返回三个参数,包括:充电状态,电压百分比和电压 值(mV)。 在具体的操作模式下,电压值以一定的间隔连续测量。AT+CBC 命令所得到的值是该命令执行前的一段 测试时间内所测的的电压平均值。
关于AT+CBC的详细信息请参考文档 [1]

3.4 开机关机
一般来说,当超过3.4.2章节描述的温度和电压限制时不要开起模块。模块一旦检测到这些不适合的条件就 会直接关闭。在极端的情况下这样的操作会导致模块永久性的损坏。 3.4.1 SIM900A开机 下面章节描述了 SIM900A 的两种开机方式: 使用 PWRKEY 引脚 使用 PWRKEY 引脚和 PWRKEY_OUT 引脚

注意: 当模块开机后就可以发送 AT 命令,用户可以通过 AT+IPR=x 设置波特率并把参数保存。一旦配
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SIM900A 硬件设计手册

置为固定波特率,当模块开机时将会从串口受到字符“RDY” 。更详细的关于 AT+IPR 的描述请参考文档 [1]。
3.4.1.1 使用PWRKEY 引脚开起模块(开机) 用户可以通过把 PWRKEY 信号拉低一段时间然后释放来开机。此引脚已在模块内部上拉到 3V。推荐电 路如下图:
3V

100K PWRKEY 4.7K Turn on impulse 47K

Power on logic

MODULE

图 6:SIM900A 使用驱动电路开机

3V S1 PWRKEY

100K

Power on logic

TVS1

MODULE

图 7:SIM900A 使用按键开机
下图是开机时序说明:

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VBAT

Pulldown >1s

Delay > 2.2s VIH > 0.85*VDD_EXT

PWRKEY (INPUT)

VIL<0.15*VDD_EXT

VOH > 0.85*VDD_EXT STATUS ( OUTPUT) ? ? ? ? ? ? ?

图 8:使用 PWRKEY 开机时序图 当开机进程完成,如果串口设置的为固定波特率则会在串口监测到以下字符: RDY 这些字符在自动波特率激活的情况下无法显示。 3.4.1.2 使用PWRKEY和PWRKEY_OUT开起模块(开机) 用户可以通过把 PWRKEY 引脚和 PWRKEY_OUT 引脚短接一段时间,然后释放来开机。参考设计电路 如下图所示:

3V 100K PWRKEY PWRKEY_OUT 100K

Turn On/Off Impulse

Power control logic

图 9:SIM900A 使用驱动电路开机

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3V 100K PWRKEY PWRKEY_OUT

Power control logic

MODULE
图 10:SIM900A 使用按键开机 开机时序图:

VBAT

Impulse >1s

Delay > 2.2s

Turn on Impulse VOH > 0.85*VDD_EXT STATUS (OUTPUT)

串口

未定义

激活

图 11:使用 PWRKEY 和 PWRKEY_OUT 开机时序图 3.4.2 SIM900A关机 下面是 SIM900A 的几种关机方法: 正常关机进程:使用 PWRKEY 引脚关机 正常关机进程:使用 PWRKEY 引脚和 PWRKEY_OUT 引脚关机 正常关机进程:使用 AT 命令关机 过压和低压掉电:一旦检测到过压或者低压就会关机 高温或者低温自动掉电:一旦检测到高温或者低温就会关机

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3.4.2.1 SIM900A使用PWRKEY引脚关机(关机) 用户可以通过把PWRKEY 信号拉低一段时间然后释放来关机,用户也可以通过把PWRKEY 引脚和 PWRKEY_OUT 引脚短接一段时间,然后释放来关机。请参考开机电路的设计。关机时序图如下图所示: 这一过程中,模块首先从网络上注销,让内部软件进入安全状态并且保存相关数据,最后断开电源连接。 在最后断电前模块的串口将发送以下字符: NORMAL POWER DOWN 这之后AT命令将不能执行。模块进入掉电模式,仅仅是有RTC处于激活状态。掉电模式可以通过STATUS 引脚来检测,在掉电模式下此引脚输出为低电平。
PWRKEY (INPUT) 5s > Pulldown >1s Delay > 1.7s 注销网络 VIH > 0.85*VDD_EXT VIL<0.15*VDD_EXT STATUS (OUTPUT) VOH < 0.1V

串口

激活

无效

图 12:使用 PWRKEY 引脚关机时序图

5s > Impulse >1s Turn Off Impulse

Delay > 1.7s 注销网络

STATUS (OUTPUT) VOH < 0.1V

串口

激活

无效

图 13:使用 PWRKEY 和 PWRKEY_OUT 关机时序图

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3.4.2.2 SIM900A使用AT命令关机 用户可以使用AT命令“AT+CPOWD=1”关闭模块。该命令使模块从网络上注销,让软件进入安全状态,保 存有用数据,让然后完全断开供电。 在关机前,模块串口将自动发送下列字符串: NORMAL POWER DOWN 这之后将不能执行AT命令。模块进入掉电模式,仅仅RTC处于激活状态。掉电模式可以通过STATUS引脚 来检测,在掉电模式下此引脚输出为低电平。
关于AT命令“AT+CPOWD”的详细信息请参考文档[1]。

3.4.2.3 过压或者欠压掉电关机 模块会持续的监测 VBAT 上的电压,如果 VBAT 上的电压≤ 3.5V,模块的串口会自动发送以下字符串: UNDER-VOLTAGE WARNNING 如果电压 ≥ 4.5V, 模块串口会自动发送以下字符串: OVER-VOLTAGE WARNNING 不严厉的电压范围是从 3.4V 到 4.6V。如果电压 > 4.6V 或者 < 3.4V,模块将会立即自动掉电关机。 如果电压 < 3.4V,模块串口会自动发送以下字符串: UNDER-VOLTAGE POWER DOWN 如果电压 > 4.6V,模块串口会自动发送以下字符串: OVER-VOLTAGE POWER DOWN 这之后将不能执行AT命令。模块进入掉电模式,仅仅RTC处于激活状态。掉电模式可以通过STATUS引脚 来检测,在掉电模式下此引脚输出为低电平。 3.4.2.4 过温或者低温自动掉电关机 模块会持续检测模块的温度,如果温度 > +80℃,模块串口会自动发送以下字符串: +CMTE:1 如果温度 < -30℃,模块串口会自动发送以下字符串: +CMTE:-1 不严厉的温度范围是从-40℃到+85℃,如果温度 > +85℃或者< -40℃,模块将立即自动掉电关机。 如果温度 > +85℃,模块串口会自动发送以下字符串: +CMTE:2 如果温度 < -40℃,模块串口会自动发送以下字符串: +CMTE:-2 这之后将不能执行AT命令。模块进入掉电模式,仅仅RTC处于激活状态。掉电模式可以通过STATUS引脚 来检测,在掉电模式下此引脚输出为低电平。 在 AT 命令可执行时, 可以使用“AT+CMTE” 命令来测试模块的温度。
详细信息请参考文档[1]。

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3.4.3 SIM900A重新启动 类似于开关机,用户可以先关闭模块,延时500ms再次开机。下图为时序图:
Turn Off PWRKEY Delay > 500ms Restart

STATUS

图 14:系统重启时序图

3.5 省电
有两种方式可以使模块进入低耗流状态。一种是使用“AT+CFUN”设置模块进入最小功能,另外也可以通 过设置DTR信号使系统进入SLEEP模式(即慢时钟模式)。 3.5.1 最小功能模式 最小功能模式就是将模块功能减少到最少,所以也使模块的电流消耗减少到最少,可以使用 “AT+CFUN” 命令把模块设置到该模式下,这条命令提供三种选择,以启动不同功能: <fun>=0,1,4 0: 最小功能; 1: 全功能(默认) 4: 关闭射频的发送和接收功能; 如果模块被命令“AT+CFUN=0” 设置成最小功能模式, 则关闭射频功能和SIM卡的功能,在这种情况下, 串口仍然可以继续使用,但是和射频功能及SIM卡功能相关的AT 命令不能使用。 如果使用“AT+CFUN=4”命令关闭模块的射频功能模块, 模块的串口仍然可以使用, 但是和射频功能相关的 AT命令不可使用。

当模块通过“AT+CFUN=0”设置为最小功能或在通过“AT+CFUN=4”命令关闭射频功能,模块都可以通 过“AT+CFUN=1”命令返回全功能模式。
有关“AT+CFUN”命令详细信息, 请参考文档 [1]

3.5.2 SLEEP 模式(慢时钟模式) 在客户的应用中可以通过DTR引脚来控制模块进入或者退出SLEEP模式。当DTR为高电平时,同时没有其 它事务处理,也没有硬件中断(如GPIO中断 或串口上有数据传输),模块将自动进入SLEEP模式。在这种
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模式下,模块仍能接收来自网络的呼叫和短消息。在SLEEP模式下,

串口是不可用的。

注意:对于模块,需要使用AT命令“AT+CSCLK=1”来启动SLEEP模式,其缺省值是 0, 即模块不能进入 sleep模式,详细信息请参考文档 [1]。

3.5.3 从SLEEP模式唤醒模块 当SIM900A处于SLEEP模式,可以通过以下的几种方法唤醒模块。 使用DTR引脚唤醒模块。 如果DTR引脚被拉低,就可以使模块从SLEEP模式退出,DTR信号变低大约50ms后,串口就可激活; 接收到来自网络的语音或数字呼叫后,模块将退出SLEEP模式; 接收到SMS后,模块将退出SLEEP模式;

3.6 状态转换图(不包含SLEEP模式)
下图为状态转换图:

使用AT+CPOWD命令或者 使用PWRKEY关机

正常模式

掉电模式

使用PWRKEY开机
图 15:状态转换图

3.7 RTC电源
模块的RTC (Real Time Clock) 的供电,可以使用一个大电容或电池(可充电的和不可充电的)来完成。在 模块内部的有一个的限流电阻,所以你可以仅使用一颗纽扣电池或大电容直接接VRTC引脚上给RTC提供 电源。

注意:如果使用了 RTC 功能,则应该在 VRTC 引脚上接一个电容或者电池,否则 VRTC 引脚可以保持悬 空。
下面图片展示了RTC电源的例子。

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MODULE
VRTC Non-chargeable Backup Battery

RTC Core

图 16:RTC 采用不可充电电池供电

MODULE
VRTC Rechargeable Backup Battery

RTC Core

图 17:RTC 采用可充电电池供电

MODULE
VRTC Large-capacitance Capacitor

RTC Core

图 18:RTC 采用电容供电

锂离子后备电池
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可充电的纽扣锂电池如XH414H-IV01E,尺寸很小,但有比双层电容更强的电荷容量,可以提供更长的供 电时间。 下图给出了典型的电池充电曲线图。注意可充电的锂电池在出厂前都预充过电!

图 19:Seiko XH414H-IV01E 充电特性

3.8 串口
表 7:串口引脚定义 名称 DTR RI DCD 串口 DSR CTS RTS TXD RXD 调试口 DBG_RXD DBG_TXD 引脚 3 4 5 6 7 8 9 10 28 27 功能 Data terminal ready Ring indicator Data carrier detection Date set ready Clear to send Request to send Transmit data Receive data Receive data Transmit data

SIM900A提供两个非对称的异步串行接口,一个用于通讯,另一个用于软件调试。模块是DCE (Data Communication Equipment)设备,根据传统的DCE-DTE (Data Terminal Equipment) 连接方式,模块和客户 机(DTE)之间的连接是通过下列信号线的连接来完成的(如下图所示)。 串口 TXD:发送数据到 DTE 设备的 RXD 信号线上 RXD:从 DTE 设备的 TXD 信号线上接收数据 调试口
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DBG_TXD:发送数据到 DTE 设备的 RXD 信号线上 DBG_RXD:从DTE设备的TXD信号线上接收数据 串口逻辑电平如下表描述。 表 8: 串口的逻辑电平 参数 VIL VIH VOL VOH 最小 0 0.85 *VDD_EXT 0 VDD_EXT -0.1 最大 0.15*VDD_EXT VDD_EXT 0.1 VDD_EXT 单位 V V V V

MODULE (DCE) Serial port
TXD RXD RTS CTS DTR DCD DSR RI

CUSTOMER (DTE) Serial port1
TXD RXD RTS CTS DTR DCD DSR RING

Debug port
DBG_TX DBG_RX

Serial port2
TXD RXD

图 20:串口连接图

3.8.1 串口和调试口功能 串口 支持 Modem 设备 包含数据信号线 TXD 和 RXD,状态信号线 RTS 和 CTS,控制信号线 DTR,DCD,DSR 和 RI。 串口可用于 CSD 传真, GPRS 服务, 发送 AT 命令控制模块。 同样也可以用于串口复用功能。 SIM900A 只支持基本的复用模式。 串口支持的通讯波特率如下: 1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200bps。
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自动波特率模式支持的通讯速率如下: 1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600 和 115200bps,默认为自动波特率模式。 模块在自动波特率模式下可以自动的检测主机应用的波特率。模块在出厂设置为自动波特率检测功能使 能。这个功能可以使用户灵活的操作模块而不用考虑主机的波特率设置。为了能够正常的使用自动波特 率功能,应该特别注意以下的要求: DTE 和 DCE 的同步 当模块开机后建议延迟 2 至 3 秒后再发送同步字符,用户必须发送一个大写字母“A”来和模块同步,然 后就可以正常发送 AT 命令,当发送“AT”之后,要是收到“OK”响应,则 DTE 和 DCE 正确同步。更 多的信息请参考 AT 指令“AT+IPR”。 自动波特率操作配置 串口配置为 8 位数据位,无奇偶校验,1 位停止位,无数据流控制。 当自动波特率使能的情况下开启 ME 设备,将检测不到模块自动上报的“RDY”,“+CFUN:1”和 “+CPIN:READY”等等字符。这是因为直到 DTE 和 DCE 正确同步之前,没有检测到新的波特率。. 注意:客户可以使用命令 AT+IPR=x 设置一个固定波特率并把设置保存。固定波特率设置后,模块开机

的时候总是可以检测到自动上报的字符。
调试口 非 modem 口。 只包含 TXD 和 RXD 数据线。 调试口只是用于软件调试和升级,不能用于 CSD 通话,传真和复用功能,也不支持自动波特率检测。 调试口的通讯波特率为 115200bps。 3.8.2 软件调试和升级 如果用户需要升级软件或者调试软件,应该吧 DBG_TXD,DBG_RXD 和 GND 信号线引出来接到 IO 连 接器上,便于升级软件和调试软件使用。同样如果用户想通过 PC 等设备给模块发送 AT 指令或者数据, TXD 和 RXD 也应该引出到 IO 连接器上。PWRKEY 引脚也推荐用户引出连接到 IO 连接器上。用户可以 通过开关把 PWRKEY 引脚连接到 GND。当模块升级软件时 PWRKEY 应该连接到 GND。可以参考下图 的连接。

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MODULE(DCE)
DBG_TXD DBG_RXD TXD RXD

GND PWRKEY

GND PWRKEY I/O Connector

Serial port

图 21:软件升级和调试接口 串口不支持 RS232 电平,只支持 CMOS 电平。关于电平的信息请看表 8。在 DCE 和 DTE 间必须加一个 电平转换 IC。如果你要连接到计算机,请参考下图。

图 22:RS232 电平转换电路

3.9 音频接口
表 9:音频接口引脚定义 AIN/AOUT MIC_P 引脚名称 19 引脚序号 麦克风输入正端 功能
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MIC_N SPK_P SPK_N LINE IN LINEIN_R LINEIN_L

20 21 22 23 24

麦克风输入负端 音频输出正端 音频输出负端 右通道输入 左通道输入

模块提供一路模拟音频输入通道可以用于连接麦克风。 当音频输入使用麦克风时, 推荐使用驻极体麦克风。 音频输出用于连接喇叭,只能驱动32欧姆的喇叭。 外部的线输入接口可用于直接输入混合立体声或者专用IC产生的铃音或者FM等IC产生的音乐等多种模拟 信号。 用户可以使用AT+CMIC命令调节麦克风的输入增益,AT+CLVL命令调节音频输出增益,AT+SIDET命令 设置侧音增益。关于这些命令的详细信息请参考AT命令文档。 建议用户根据你的实际应用情况来选用下面的电路, 以得到更好的声音效果。 注意音频信号线是差分信号, 在PCB布板时,需要充分考虑这点。如下图所示。如果需要选用音频放大电路,推荐使用National公司的 LM4890。 3.9.1 扬声器接口电路

Close to speaker GND Differential layout 10pF SPK_P 33pF ESD ANTI

MODULE
SPK_N

10pF

33pF

10pF

33pF

ESD ANTI

GND

图 23:扬声器接口电路

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Close to speaker GND

Differential layout Amplifier Circuit 10pF 33pF

ESD ANTI

SPK_P

MODULE
SPK_N

10pF

33p F

10pF

33pF

ESD ANTI

GND

图 24:带音频放大器的音频接口电路 3.9.2 麦克风接口电路

Close to Microphone GND Differential layout 10pF MIC_P 33pF GND

GND

ESD ANTI Electret Microphone ESD ANTI

MODULE
MIC_N

10pF

33pF

10pF

33pF

GND

GND

GND

图 25:麦克风接口电路

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SIM900A 硬件设计手册

3.9.3 耳机接口电路

Close to Socket

Close to MODULE

Differential layout

GND

GND

GND

MIC_N MIC_P

33pF GND

33pF

68R

MODULE
1uF SPK_P 10R 33pF 33pF 33pF 10pF

3 4 2 1

Amphenol 9001-8905-050 GND GND GND GND

GND

GND

图 26:耳机接口电路
3.9.4 相关电气参数 表 10:音频输入参数 参数 工作电压 工作电流 外部麦克风负载电阻 内部偏置电压 差分输入电压 THD <1% at F=1KHz; pre-amp gain = 20 dB; PGA gain = 14 dB THD <5% at F=1KHz;pre-amp gain = 0 dB; PGA gain = 0 dB 15.9 最小 1.2 200 1.2 2.2 2.5 典型值 1.5 最大 2.0 500 单位 V uA k Ohms V mVrms

740

mVrms

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表 11:音频输出参数 参数 条件 RL=32 Ohm THD=0.1% RL=32 Ohm THD=1% 输出电压范围 (单端) 输出电压范围 (差分) RL=32 Ohm THD=0.1% RL=32 Ohm THD=1% 91 96 最小 典型值 91 96 最大 1.1V 2.2 单位 mW mW Vpp Vpp mW mW

正常输出(SPK)

3.10 SIM卡接口
3.10.1 SIM应用 用户可以使用 AT 命令来得到 SIM 卡的相关信息,请参考文档[1]了解更多信息。 本SIM卡接口支持GSM Phase 1说明的功能,同时也支持新的GSM Phase 2+ 说明的功能和FAST 64 kbps SIM 卡(用于SIM 应用工具包)。 支持1.8V和3.0V SIM 卡。 SIM卡的接口电平由模块内部的电压稳压器提供,正常电压值为2.8V或者1.8V。 复位后,所有引脚输出低 电平。 表 12:SIM 卡接口引脚定义 引脚名称 SIM_VDD SIM_DATA SIM_CLK SIM_RST SIM_PRESENCE 引脚序号 30 31 32 33 34 功能 SIM 供电根据 SIM 卡的类型自动选择输出电压, 可以为 3.0V±10%或 者为 1.8V±10% ,输出电流约为 10mA。 SIM 卡数据 I/O SIM 卡时钟 SIM 卡复位 SIM 卡检测

下图是SIM 卡推荐接口电路。我们建议使用ST (www.st.com ) ESDA6V1W5 或者ON SEMI
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SIM900A 硬件设计手册

(www.onsemi.com ) SMF05C来作静电保护。下图中,串在IO口线中的22?电阻用于匹配模块和SIM卡之间 的阻抗,数据信号线SIM_DATA已在模块内部上拉。注意SIM 卡的外围电路的器件应该靠近SIM卡座。 SIM_PRESENCE脚主要用于SIM卡的插取动作的检测。可以使用AT命令“AT+CSDT” 来配置SIM卡的该引 脚。更多相关该AT命令的信息,请参考文档 [1]。 以使用8引脚的SIM卡座,对8个引脚卡座的推荐电路如下图:
VDD_EXT

10K 100nF SIM_VDD SIM_RST 22R 22R SIM_CLK SIM_PRESENCE SIM_DATA 22R

MOLEX-91228

MODULE

VCC GND RST VPP CLK I/O PRESENCE GND SIM CARD

22pF

SMF05C

图 27:8 引脚卡座的接口推荐电路 如果不使用 SIM 卡的检测功能,可以让 SIM_PRESENCE 悬空。6 引脚的 SIM 卡座的接口电路如下图:

100nF SIM_VDD SIM_RST 22R 22R SIM_CLK

SIM CARD GND VPP I/O

MODULE

VCC RST CLK

SIM_DATA

22R

C707 10M006 512 2

22pF

SMF05C

图 28:6 引脚卡座的接口推荐电路

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3.10.2 SIM 卡座的选择 对于6引脚SIM卡座,推荐使用Amphenol C707 10M006 512 2。你可以浏览 http://www.amphenol.com 网页 来了解更多信息!

图 29:Amphenol C707 10M006 512 2 SIM 卡座尺寸图

表 13: 引脚描述(Amphenol SIM 卡座) 引脚名称 C1 C2 C3 C5 C6 C7 信号 SIM_VDD SIM_RST SIM_CLK GND VPP SIM_DATA 描述 SIM 供电根据 SIM 卡的类型自动选择输出电压, 可以为 3.0V±10%或者为 1.8V±10%,输出电流约为 10mA。 SIM 卡复位 SIM 卡时钟 接地 不连接 SIM 卡数据 I/O

8 引脚SIM卡座,推荐使用Molex 91228。可以访问网页http://www.molex.com了解更多相关信息。

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图 30:Molex 91228 SIM 卡座

表 14:引脚描述 (Molex SIM 卡座) 引脚名称 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 信号 SIM_VDD SIM_RST SIM_CLK GND GND VPP SIM_DATA SIM_PRESENCE 描述 SIM 供电根据 SIM 卡的类型自动选择输出电压,可以为 3.0V±10%或者 为 1.8V±10%,输出电流约为 10mA。 SIM 卡复位 SIM 时钟 接地 接地 不连接 SIM 卡数据 I/O SIM 卡检测
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3.11 LCD显示接口
SIM900A 提供一个串行 LCD 显示接口,支持串行通讯的 LCD 显示设备。下表是信号定义。LCD 接口的 时序是和 LCD 设备相关的。 表 15:LCD 接口引脚定义

引脚名称 DISP_CLK DISP_DATA DISP_D/C DISP_CS

引脚序号 11 12 13 14

功能 LCD 显示时钟信号线 显示数据命令信号线 数据命令选择信号线 使能信号线

注意:默认的软件不支持此功能,需要客户定制。如果有需要请联系 SIMCom 获得详细信息。

3.12 键盘接口
键盘接口包含了 5 列键盘输出和 5 行键盘的输入。基本的构造是 5 列和 5 行组成了 25 个按键。 表 16:键盘接口引脚信号定义 引脚名称 GPIO1/ KBR4 GPIO2/ KBR3 GPIO3/ KBR2 GPIO4/ KBR1 GPIO5/ KBR0 GPIO6/ KBC4 GPIO7/ KBC3 GPIO8/ KBC2 GPIO9/ KBC1 GPIO10/ KBC0 引脚序号 40 41 42 43 44 47 48 49 50 51 默认功能 GPIO1 GPIO2 GPIO3 GPIO4 GPIO5 GPIO6 GPIO7 GPIO8 GPIO9 GPIO10 键盘阵列列 键盘阵列行 第二功能 默认状态 Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down

键盘接口可以直接连接的外部矩阵键盘,键盘推荐的电路如下图所示。

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GND KBC0 KBC1 KBC2 KBC3 KBC4

MODULE
KBR0

KBR1

KBR2

KBR3

KBR4

图 31:键盘接口参考电路

注意:默认的软件不支持此功能,需要客户定制。如果有需要请联系 SIMCom 获得详细信息。

3.13 模数转换器(ADC)
SIM900A提供了一个辅助的ADC (通用的模数转换器)通道,当给该引脚输入电压时,它可以测的相应的电 压值,从而可以得到一些相关参数,例如电压、温度等。 用户可以使用AT命令 “AT+CADC” 来读ADC 引脚上的电压值,有关该AT命令相关信息,请参考文档[1]。

AUX ADC

ADC

MODULE
图 32:ADC 结构图

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表 17:ADC 参数 MIN 输入电压范围 ADC 分辨率 ADC 采样率 0 Type 10 MAX 2.8 200K Units V bits Hz

3.14 RI信号线动作
表 18:RI 信号线动作 状态 待机 语音呼入 RI 响应 高电平 变为低电平,然后: (1)当通话建立起来后变为高电平。 (2)使用 AT 命令 ATH 挂断,RI 引脚将变为高电平。 (3)呼叫方挂断,RI 变为高电平。 先拉低,然后: (1)接通后,变高。 (2)使用 ATH 命令会使 RI 变高 当收到 SMS,RI 脚将变低,保持低电平 120 ms 后,又变成高电平。 一些 URC 可以激活 RI 保持 120ms 低电平。更详细的信息请参考文档 [10]

数字拨号呼入

短消息 SMS URC

如果模块做主叫方时,RI信号线一直保持高电平,如果作为被叫方时,其电平信号如下:

HIGH

RI

LOW

Power on

Ring

MO or MT Hang up

Ring

Hang on (talking)

MO or MT Hang up

Ring

图 33:SIM900A 作为被叫

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HIGH

RI

LOW Power on calling Echo talking Hang up calling Echo Hang up

图 34:SIM900A 作为主叫

3.15 网络状态指示灯
NETLIGHT 信号用来驱动指示网络状态的 LED 灯,该引脚的工作状态如下表: 表 19:NETLIGHT 工作状态 网络灯状态 熄灭 64ms 亮/ 800ms 熄灭 64ms 亮/ 3000ms 熄灭 64ms 亮/ 300ms 熄灭 SIM900A 工作状况 SIM900A 没有工作 SIM900A 没有找到网络 SIM900A 注册到网络 GPRS 通讯

参考电路如下图:

VBAT

MODULE 4.7K NETLIGHT 47K

300R

图 35:NETLIGHT 参考设计电路

3.16 通用输入输出(GPIO)
SIM900A提供了足够多的GPIO信号。 GPIO的输出电平可以通过AT命令设置, GPIO的输入电平也可以通过
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AT命令读取。详细的信息请参考文档[1]。 表 20:GPIO 接口引脚定义 引脚名称 GPIO1/ KBR4 GPIO2/ KBR3 GPIO3/ KBR2 GPIO4/ KBR1 GPIO5/ KBR0 GPIO6/ KBC4 GPIO7/ KBC3 GPIO8/ KBC2 GPIO9/ KBC1 GPIO10/ KBC0 GPIO11 GPIO12 引脚序号 40 41 42 43 44 47 48 49 50 51 67 68 默认功能 GPIO1 GPIO2 GPIO3 GPIO4 GPIO5 GPIO6 GPIO7 GPIO8 GPIO9 GPIO10 GPIO11 GPIO12 复用功能 KBR4 KBR3 KBR2 KBR1 KBR0 KBC4 KBC3 KBC2 KBC1 KBC0 默认状态 Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down Output Pull down

3.17 外部复位输入
可以通过外部复位引脚 NRESET 使设备进入复位状态。这个信号仅用于紧急复位。当 NRESET 引脚为低 电平时将使模块复位,此引脚已在模块内部上拉。应在 NRESET 引脚上并接去耦电容来防止干扰。
VBAT MIN:20us TYP:50us NRESET VIH > 0.85*VDD_EXT VIL<0.15*VDD_EXT STATUS (OUTPUT) VOL < 0.1V

MIN:1.2s

VOH > 0.85*VDD_EXT

图 36:复位时序图

3.18 PWM
SIM900A提供两路PWM信号输出, 可以通过驱动电路来驱动电机或者背光。 每一路PWM提供7位的分辨率, 最高输出频率为3.25MHz。每一路PWM使用两个7位寄存器来控制,一个用于设置周期,另一个用于设置 占空比。 表 21:PWM 引脚定义
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引脚名称 PWM1 PWM2

引脚序号 35 36

功能描述 脉宽调制信号 脉宽调制信号

注意:默认的软件不支持此功能,需要客户定制。如果有需要请联系 SIMCom 获得详细信息。

3.19 I2C总线
SIM900A 提供一组引脚 I2C 接口,主要特性如下所示: 最高速率达 400 kbit/s 开漏极输出 自动产生起始和停止位 自动产生响应和确认 应用硬件 I2C 协议 表 22:I2C 总线接口信号定义 引脚名称 SCL SDA 引脚序号 38 37 功能描述 I2C 总线时钟信号 I2C 总线数据信号

注意:默认的软件不支持此功能,需要客户定制。如果有需要请联系 SIMCom 获得详细信息。

4 天线接口
SIM900A提供天线接口引脚,客户主板上的天线应该使用微带线或者其他类型的可以控制阻抗为50欧姆的 射频走线和模块的天线引脚连接。 SIM900A材料特性: SIM900A PCB 材料:FR4 天线引脚:镀金焊盘

4.1 模块射频输出功率
表 23: SIM900A 传导射频输出功率 频段 EGSM900 DCS1800 最大 33dBm ±2db 30dBm ±2db 最小 5dBm±5db 0dBm±5db

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4.2 模射频接收灵敏度
表 24: SIM900A 传导射频接收灵敏度 频段 EGSM900 DCS1800 接收灵敏度(典型值) < -109dBm < -109dBm 接收灵敏度(最大值) < -107dBm < -107dBm

4.3 模块工作频段
表 25: SIM900A 工作频段 频段 EGSM900 DCS1800 接收 925 ~ 960MHz 1805 ~ 1880MHz 发射 880 ~ 915MHz 1710 ~ 1785MHz

5 电气,可靠性和射频特性
5.1 绝对最大值
下表显示了在非正常工作情况下绝对最大值的状态。超过这些极限值将会导致模块永久性的损坏。 表 26:绝对最大值 参数 VBAT Peak current of power supply Voltage at digit pins* II* IO* 最小 0 -0.3 最大 5.5 3.0 3.1 10 10 单位 V A V mA mA

*适用于数字接口,例如:GPIO,I2C,UART,LCD 和 PWMs。

5.2 工作温度
下表显示了模块的工作温度范围: 表 27:SIM900A 工作温度 参数
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最小

典型
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最大

单位
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环境温度 受限工作温度* 存储温度

-30 -40 to -30 -45

+25

+80 +80 to +85 +90

℃ ℃ ℃

* SIM900A 正常工作,但可能会背离 GSM 规范。

5.3 电源额定值
表 28:SIM900A 电源额度值 参数 VBAT 描述 电源电压 发送瞬间的电压 跌落 电压纹波 条件 电压必须在最大值与最小值之间, 包含了 突发瞬间的跌落和纹波 通常条件,最大射频输出功率 通常条件,最大射频输出功率 @ f<200kHz @ f>200kHz 掉电模式 SLEEP 模式 ( BS-PA-MFRMS=9 ) ( BS-PA-MFRMS=5) ( BS-PA-MFRMS=2) 待机模式 EGSM 900 DCS1800 语音模式 EGSM 900 DCS1800 数传模式 GPRS (3 Rx,2Tx) EGSM 900 DCS1800 数传模式 GPRS (4 Rx,1Tx) EGSM 900 DCS1800 峰值电流(在每个 4.6ms 的发射时 隙) 功率控制在最大输出功率 30 1.0 1.2 1.5 22 22 241 158 444 287 270 191 2.0 最小 3.4 典型 4.0 最大 4.5 300 单位 V mV

50 2

mV uA mA

IVBAT

平均电流

mA mA

mA

mA A

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5.4 耗流
请参考下表中的电流值。 表 29: SIM900A 耗流 通话 EGSM 900 @power level #5 <300mA,Typical 250mA @power level #12,Typical 110mA @power level #19,Typical 76mA @power level #0 <200mA,Typical 168mA @power level #7,Typical 89mA @power level #15,Typical 76mA

DCS 1800

GPRS数传 数传模式GPRS ( 1 Rx,1 Tx ) CLASS 8 EGSM 900 @power level #5 <300mA,Typical 240mA @power level #12,Typical 110mA @power level #19,Typical 83mA @power level #0 <200mA,Typical 170mA @power level #7,Typical 95mA @power level #15,Typical 80mA @power level #5 <450mA,Typical 440mA @power level #12,Typical 185mA @power level #19,Typical 130mA @power level #0 <350mA,Typical 300mA @power level #7,Typical 155mA @power level #15,Typical 122mA @power level #5 <300mA,Typical 270mA @power level #12,Typical 150mA @power level #19,Typical 120mA @power level #0 <300mA,Typical 205mA @power level #7,Typical 130mA @power level #15,Typical 115mA

DCS 1800

数传模式GPRS ( 3 Rx, 2 Tx ) CLASS 10 EGSM 900

DCS 1800

数传模式GPRS ( 4 Rx,1 Tx ) CLASS 8 EGSM 900

DCS 1800

模块工作在数传模式时默认的编码为Class 10,模块同样也可以工作在class 8,可以通过AT命令来设置。

5.5 静电放电
通常来说,GSM设备没有专门针对静电放电做保护。因此,需要对静电敏感器件做一些适当的防护措施。 在生产、装配和操作模块时必须注意适当的静电防护。模块测试的性能参数如下表: 表 30:ESD 性能参数(温度:25℃,湿度:45%)
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引脚信号 VBAT GND RXD, TXD Antenna port SPK_P/N MIC_P/N PWRKEY Other port

接触放电 ±5KV ±4KV ±3KV ±5KV ±2KV ±1KV TBD

空气放电 ±10KV ±10KV ±6KV ±10KV ±6KV ±6KV TBD

6 机械尺寸
这一章描述 SIM900A 的机械尺寸。

6.1 SIM900A的机械尺寸
下图为 SIM900A 的物理尺寸图(顶视图,侧视图和底视图) 。

图 37:模块顶视图和侧视图的物理尺寸(单位:mm)

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图 38:模块底视图的物理尺寸(单位:mm)

图 39:推荐 PCB 封装图(单位:mm)

注意: A 区域为禁止走线和普通区。B 区域应该用白漆覆盖,避免客户板上的过孔和模块背面的测试点 短路。
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6.2 SIM900A的顶视图和底视图

图 40:SIM900A顶视和底视图

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6.3 SIM900A引脚分配
NETLIGHT

RF_ANT

STATUS

GPIO12 68

GPIO11 67

VBAT

VBAT

VBAT

GND

GND

GND

GND

GND 65

GND

GND

GND

GND

66

64

63

62

61

60

59

58

57

56

55

54

53

52 GPIO10/KBC0 GPIO9/KBC1 GPIO8/KBC2 GPIO7/KBC3 GPIO6/KBC4 GND GND GPIO5/KBR0 GPIO4/KBR1 GPIO3/KBR2 GPIO2/KBR3 GPIO1/KBR4 GND SCL SDA PWM2 PWM1

PWRKEY PWRKEY_OUT DTR RI DCD DSR CTS RTS TXD RXD DISP_CLK DISP_DATA DISP_D/C DISP_CS VDD_EXT NRESET GND

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 GND 19 MIC_P 20 MIC_N 21 SPK_P 22 SPK_N 23 LINEIN_R 24 LINEIN_L 25 ADC 26 VRTC 27 DBG_TXD 28 DBG_RXD 29 GND 30 31 32 33 34

51 50 49 48 47 46 45

SIM900A TOP VIEW

44 43 42 41 40 39 38 37 36 35

SIM_DATA

SIM_CLK

SIM_RST

图 41:SIM900A 引脚图(顶视图) 表 31:引脚分配 引脚序号 1 2 3 4 5 6 7 引脚名称 PWRKEY PWRKEY_OUT DTR RI DCD DSR CTS 引脚序号 35 36 37 38 39 40 41
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SIM_VDD

引脚名称 PMW1 PWM2 SDA SCL GND GPIO1/KBR4 GPIO2/KBR3
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SIM_PRESENCE

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8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

RTS TXD RXD DISP_CLK DISP_DATA DISP_D/C DISP_CS VDD_EXT NRESET GND GND MIC_P MIC_N SPK_P SPK_N LINEIN_R LINEIN_L ADC VRTC DBG_TXD DBG_RXD GND SIM_VDD SIM_DATA SIM_CLK SIM_RST SIM_PRESENCE

42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

GPIO3/KBR2 GPIO4/KBR1 GPIO5/KBR0 GND GND GPIO6/KBC4 GPIO7/KBC3 GPIO8/KBC2 GPIO9/KBC1 GPIO10/KBC0 NETLIGHT GND GND VBAT VBAT VBAT GND GND RF_ANT GND GND GND GND GND STATUS GPIO11 GPIO12

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6.4 SIM900A推荐焊接炉温曲线图

图 42:SIM900A 推荐焊接炉温曲线图

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联系地址: 芯讯通无线科技(上海)有限公司 上海市长宁区金钟路 633 号 晨讯科技大楼 A 座 邮编:200335 电话:+86 21 3235 3300 传真:+86 21 3235 3301 网址:www.sim.com/wm

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